二维街谷热力动力场数值模拟

采用改进的ARPS动力模式模拟城市街谷流场,应用动力和能量平衡耦合模式模拟街谷温度场日变化过程。该动力模式能够模拟建筑物周围典型流场,包括街谷涡旋及背风区尾流涡旋等。耦合模式能够模拟街谷各接收面能量收支及温度场日变化过程。计算实例表明,上述模式系统可用于城市街谷和建筑群风环境和热力环境的研究,也可用于对街谷中空气污染物传输和扩散的计算。     

Gurney襟翼对叶片流场影响的数值模拟

为了验证添加Gurney襟翼的一种风力机叶片在各种风速下的实际增升效果,用计算流体力学的方法计算NREL Phase VI风力机叶片以及加Gurney襟翼(3%的翼型弦长)后叶片的流场,比较不同来流风速下叶片表面的压强分布与流速分布.计算结果表明,加Gurney襟翼后叶片压力面的压力有所增加,吸力面压力降低,且各面压力分布趋于均匀,压力面和吸力面的压力差显著增大,提高了风力机叶片的升力.     

入口位置对喷淋塔流场影响的数值模拟

利用FLUENT软件对三种不同入口位置的喷淋塔的内部两相流场进行了三维数值模拟.在计算中气相采用标准k-ε模型计算,SIMPLE算法.重点研究了不同入口位置的喷淋塔内的流场及压力的分布情况.计算结果表明,对同一喷淋塔,入口位置不同对塔内流场有很大的影响.此结果对喷淋塔的设计及其改进具有一定的参考价值.     

城市高架桥街谷空气环境和污染物扩散的数值模拟

采用Fluent 6.3数值模拟,研究含高架桥的十字路口在不同风向条件下,街谷内空气流场和污染物浓度场特征.模拟结果表明:当来流风向平行于高架桥主干道方向时,来流在高架桥上引桥下方收缩形成低风速涡旋,造成高浓度CO淤积,随着高架桥水平路段的延伸,高架桥下方CO浓度逐渐降低,而高架桥上方行人呼吸高度处CO始终保持极高浓度;当来流风向垂直于高架桥主干道方向时,高架桥改变了污染物的爬墙效应,其下方主干道迎风面和背风面CO不易扩散,保持较高浓度;行人应避免长期在高架桥下方、街谷背风面及十字路口拐角处停留,以减轻街谷内污染物对人体造成的伤害;十字路口处引入高架桥会改变污染源的位置、强度,改变来流风的流动特性,从而影响街谷中污染物的扩散.     

叶片转速对搅拌机内部流场影响的数值模拟

为研究叶片转速对搅拌机内部流场的影响规律,应用Fluent软件对搅拌机内部流场进行三维数值模拟来为采用非结构化四面体网格、非稳态多相湍流计算模型,针对搅拌机内部流体液面涡深、固相体积分数等参数随叶片转速变化进行研究.结果表明:叶片转速对液面涡深和固相体积分数分布产生重要影响;中心搅拌机械在叶片轴线下方存在混合不畅,固相体积浓度在初始时刻升高.为了防止液体溢出、夹带气体等现象产生,推导出叶片转速最大值的计算公式.     

排气管尺寸对旋风分离器流场影响的数值模拟

用雷诺应力湍流模型(RSM)模拟研究旋风分离器排气管尺寸对旋风分离器流场的影响.结果表明:单入口旋风分离器的非轴对称性在环区更明显;在排气管壁存在滞流区,排气管尺寸减小,该滞流区变薄;在分离区,De/D≥0.4时,旋风分离器的中心位置存在向下旋流,该旋流造成一定返混,对提高旋风分离器效率不利;随着De/D的减小,内旋流切向速度提高,中心处的向下旋流速度减小,总压降大幅提高;当De/D=0.3时,中心处向下旋流消失,提高了分离效率.     

高桩码头对河道流场影响的数值模拟

在讨论高桩码头对河道流场影响数值模拟方法的基础上,为确保流场模拟精度,采用正交边界拟合坐标变换法模拟弯曲变化的河道计算域,应用二维全隐式耦合联解模型离散控制方程、矩阵追赶法求解代数方程．同时引进过水率和修正糙率的概念并提出了间接等效模拟高桩码头对流场影响的方法．算例表明,该方法是行之有效的．     

街谷结构内流场和污染浓度场的数值模拟研究

从三维尺度出发,对6种不同几何尺寸的街谷结构内流场和污染浓度场进行了数值模拟.流场计算模型采用Spalart-Allmaras湍流模型,污染物浓度场采用与流场耦合的对流扩散方程模拟,采用有限元方法离散微分方程.模拟结果表明,街谷结构的几何尺寸对其中流场和污染场的分布有很大的影响.宽度较小,高度较大的街谷结构内流场较复杂,污染物在其中比较不容易扩散.本文对不同街谷结构内流场和污染物浓度场的分布进行了对比分析,对城市规划设计、城市气候以及城市空气质量控制等领域具有重要意义.     

飞行器流场的数值模拟

以“联盟”返回舱和F16战斗机为算例,利用COS MOS Flo Works在单机上完成了对简单和复杂外形的高速飞行器三维流场,表面温度以及热流分布的数值模拟.得到了返回舱再入流谱,F16“乘波”飞行时表面热流、温度以及压力分布有相似的规律,热流率高的部位对应表面温度和压力较高的部位.计算结果可为飞行器一体化优化以及热防护设计提供参考依据.     

石墨对混合炸药爆轰流场影响数值模拟研究

为研究石墨颗粒对混合炸药爆轰性能及爆轰传播的影响,运用有限元分析软件建立了混合炸药二维平面细观结构模型,对不同石墨含量、粒度混合炸药的爆轰传播过程进行了数值模拟,结果表明,爆速的模拟计算结果与实验规律一致,沿着爆轰传播的方向,石墨颗粒内部压力逐渐提高,周围炸药的压力也逐渐升高,形成了特殊的爆轰流场压力分布.      

塔环对湿法脱硫塔内流场影响的数值模拟

以武钢烧结分厂大型湿法脱硫塔为研究对象建立简化模型,应用Fluent软件模拟增设塔环几何构件对塔内流场的影响.将原塔的模拟结果与现场记录数据进行对比,发现模型的相关性较好,证实了其可靠性.安装塔环后,塔内壁流现象得以削弱,气流流出喷淋区后分布的均匀性得到了提升,监测面的面积加权平均温度降低.对塔环的安装高度进行进一步优化研究,发现塔环距离喷淋层越近,抑制壁流的效果越明显,但太近也会削弱其对气相的整流作用,结果表明:模型塔环的最优高度为距离最低位喷淋层1.5 m处,监测面的速度相对标准偏差为8.445%,较原塔降低了7.686%;监测面的面积加权平均温度较原塔降低了2.528 K.     

流道形状对PDC钻头头部流场影响的数值模拟

利用计算流体力学对两种不同流道形状的PDC钻头头部的三维流场进行了数值模拟.流场的网格划分采用混合网格形式,保证了计算精度和计算速度的要求.对两种钻头模拟结果表明,流道形状的改变对钻头流场存在较为明显的影响.通过对钻头表面和流场中截面的静压云图和速度矢量图的对比分析表明,改变了流道形状的钻头2的流场明显优于钻头1的流场,且模拟结果得到了实验的验证.     

送风温度对置换通风房间流场影响的数值模拟

为得到送风温度对置换通风房间速度场及污染物浓度影响的规律,采用计算流体力学CFD软件,运用两方程湍流模型模拟不同送风温度下的房间流场。结果表明,在送风压力和其他边界条件不变的情况下,随着送风温度的降低,参考线上的速度值增大,污染物浓度减小。模拟结果对工程实际具有指导意义。     

东京湾流场三维数值模拟

结合东京湾海水流动的特点，建立了求解其水流运动要素的三维数值模型。在模型中考虑了潮汐、风等的影响，沿水深方向可分成多层计算，定量地给出潮汐在各变化时刻的水流运动要素、潮位分布等。模拟计算结果表明计算值与实测值吻合很好。     

管道过滤器流场数值模拟与实验

利用数值模拟与实验研究相结合的方法对Y型管道过滤器的工作特性进行研究.利用CFD软件,通过合理简化实现了圆柱形滤芯向平面计算模型的转换,并结合多孔介质模型,将滤芯部件的阻力特性转换为三维仿真模型的边界条件,所得到的模拟结果与实验数据符合良好.实验测量发现该过滤器对于平均直径为150μm的颗粒分离效率达96%以上.研究结果可为管道过滤器的设计与设备选型提供一定的参考.     

纺锤体流量计流场的数值模拟

介绍了一种新型的节流式差压流量计——纺锤体流量计,推导了差压式流量计的一般理论以及用于纺锤体流量计的具体形式,并对纺锤体流量计的流动特性进行了数值模拟.结果表明,在来流规则和畸变情况下,纺锤体等直径段部分均能很好地形成环形槽道流动,使测量重复性和精确度得到大幅提高成为可能;同时,由于完全避免了流动分离,与孔板流量计相比,压力损失与所得差压之比小得多,在高雷诺数下尤为明显.实验结果验证了数值模拟的可靠性.     

泵站前池流场的数值模拟

采用标准κ-ε模型和SIMPLE算法,对泵站前池水流流态进行了数值模拟。根据模拟前池水流的速度矢量图和断面垂线速度分布分析了泵站前池型式、扩散角与天然扩散角的关系和开机决策对泵站进水流态的影响,所得结论与泵站前池的设计理论十分吻合,这不论对泵站的设计还是改造都具有指导意义。     

液力变矩器流场的数值模拟与分析

用数值模拟技术对液力变矩器内部流场进行研究.首先对YJ380型液力变矩器建模,然后进行有限元网格划分,选择合适的求解器,最后对其进行计算,得到了不同工况下内流场分布的特性,并对结果进行处理和分析.     

喷射器流场的数值模拟研究

采用流体动力学计算软件FLUENT对大气喷射真空泵的超音速混合过程进行数值模拟.分析了进口压力、引射压力和出口压力的变化对引射流量的影响,及面积比、喉嘴距和扩压器出口直径等几何尺寸对工作性能的影响.结 果表明,工作气体的变化对引射流量的影响较小,当工作压力波动时不会引起性能急剧下降,操作参数与几何参数对喷射器的波系结构影响很大.在一定的设计工况下,对应于最大引射流量存在一个最优面积比和喉嘴距.     

双叉式叶尖结构对风力机流场特性影响的数值模拟

以波音737MAX机翼的双叉式叶尖结构为风力机叶尖改型设计思路,设计出双叉式叶尖结构风力机,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)进行数值计算.结果 表明:双叉式叶尖结构风力机叶片压力差、叶尖线速度小于未改型风力机叶片,但上叉与下叉压力差总和大于未改型风力机叶片,增大了双叉...